大学生物化学(第三版)课后习题解答

大学生物化学(第三版)课后习题解答第一章糖类1．环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体，为什么？[2=32]5解：考虑到C1、C2、C3、C4、C5各有两种构象，故总的旋光异构体为2=32个。2．含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?含同样残基的糖蛋白上的二糖链将有多少个异构体?[20；32]解：一个单糖的C1可以与另一单糖的C1、C2、C3、C4、C6形成糖苷键，于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5种，共5×4=20个异构体。糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1用于连接多肽，C2、C3、C4、C6用于和另一单糖的C1形成糖苷键，算法同上，共有4×4=16个，考虑到二糖与多肽相连时的异头构象，异构体数目为16×2=32个。3．写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β-L-山梨糖和β-D-N-乙酰神经氨酸（唾液酸)的Fischer投影式，Haworth式和构象式。4．写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,α/β，f/p),指出(C).(D)两个结构用RS系统表示的构型(R/S)5[A、β-D-f-Fru；B、α-L-p-Glc；C、R；D、S]205.L7-葡萄糖的α和β异头物的比旋[αD]分别为+112.2°和+18.70 °。当α-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时，比旋将由+112.2°降至平衡值+52.70°。计算平衡混合液中α和β异头物的比率。假设开链形式和呋喃形式可忽略。[α异头物的比率为36.5%，β异头物为63.5%]解：设α异头物的比率为x，则有112.2x+18.7(1－x)=52.7,解得x=36.5%，于是(1－x)=63.5%。1414—6．将500mg糖原样品用放射性氰化钾（KCN)处理，被结合的CN正好是0.193μmol，另一500mg同一糖原样品，用含3%HCl的无水甲醇处理，使之形成还原末端的甲基葡糖苷。然后用高碘酸处理这个还原端成为甲基葡糖苷的糖原，新产生的甲酸准确值是347μmol。计算(a)糖原的平均相对分子质量.(b)分6支的程度(分支点%)[(a)2.59×10;(b)11.24%]-66解：(a)Mr=0.5/(0.193×10)=2.59×10-6(b)347×10×163/0.5=11.3%7．D-葡萄糖在31℃水中平衡时，α-吡喃葡糖和β-吡喃葡糖的相对摩尔含量分别为37.3%和62.7%。计0算D-葡萄糖在31℃时由α异头物转变为β异头物的标准自由能变化。气体常数R为8.314J/molK。[ΔG=-1.31kJ/mol]0解：ΔG=-RTln(c2/c1)=-8.314×300×ln(62.7/37.3)=-1.30kJ/mol8．竹子系热带禾本科植物，在最适条件下竹子生长的速度达0.3m/d高，假定竹茎几乎完全由纤维素纤维组成，纤维沿生长方向定位。计算每 秒钟酶促加入生长着的纤维素链的单糖残基数目。纤维素分子中每一葡萄糖单位约长0.45nm。[7800残基/s]-9解：[0.3/(24×3600)]/0.45×10=7800残基/s共28页19．经还原可生成山梨醇(D-葡萄醇)的单糖有哪些?[L-山梨糖;D-葡萄糖;L-古洛糖；D-果糖]10．写出麦芽糖(α型)、纤维二糖(β型)、龙胆糖和水苏糖的正规(系统)名称的简单形式，并指出其中哪些(个)是还原糖，哪些（个)是非还原糖。解：麦芽糖(α型)：Glcα(1→4)Glc纤维二糖(β型)：Glcβ(1→4)Glc龙胆糖：Glcβ(1→6)Glc水苏糖：Galα(1→6)Galα(1→6)Glc(α1←→β2)Fru11．纤维素和糖原虽然在物理性质上有很大的不同，但这两种多糖都是1-4连接的D-葡萄糖聚合物，相对分子质量也相当，是什么结构特点造成它们在物理性质上的如此差别?解释它们各自性质的生物学优点。12．革兰氏阳性细菌和阴性细菌的细胞壁在化学组成上有什么异同?肽聚糖中的糖肽键和糖蛋白中的糖肽键是否有区别?答：肽聚糖：革兰氏阳性细菌和阴性细菌共有；磷壁酸：革兰氏阳性细菌特有；脂多糖：革兰氏阴性细菌特有。两种糖肽键有区别：肽聚糖中为NAM的C3羟基与D-Ala羧基相连；糖蛋白中是糖的C1羟基与多肽Asnγ-氨基N或Thr/Ser/Hyl/Hyp羟基O相连。13 ．假设一个细胞表面糖蛋白的一个三糖单位在介导细胞与细胞粘着中起关键作用。试设计一个简单试验以检验这一假设。[如果糖蛋白的这个三糖单位在细胞相互作用中是关键的，则此三糖本身应是细胞粘着的竞争性抑制剂]14．糖蛋白中N-连接的聚糖链有哪典类型?它们在结构上有什么共同点和不同点?答：(1)复杂型(complextype)这类N-糖链，除三甘露糖基核心外，不含其他甘露糖残基。还原端残基为GlcNAcβ1→的外链与三甘露糖基核心的两个α-甘露糖残基相连,在三类N-糖链中复杂型结构变化最大。(2)高甘露糖型(high-mannosetype)此型N-糖链除核心五糖外只含α-甘露糖残基。(3)杂合型(hybridtype)此型糖链具有复杂型和高甘露糖型这两类糖链的结构元件。15．举出两个例子说明糖蛋白寡糖链的生物学作用。答：(1)糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用；(2)糖链影响糖蛋白的分泌和稳定性。（例见教材P60~P61）16．写出人ABH血型抗原决定簇的前体结构，指出A抗原、B抗原和O抗原(H物质)之间的结构关系，[答案见表1-9]共28页217．具有重复二糖单位，GlcUAβ(1→3)GlcNA，而单位间通过β(1→4)连接的天然多糖是什么?[透明质酸]18 ．糖胺聚糖如硫酸软骨素，其生物功能之一与该分子在水中所占的体积远比脱水时大这一生质有关。为什么这些分子在溶液中所占体积会这样大?答：由于分子表面含有很多亲水基团，能结合大量的水，形成透明的高粘性水合凝胶，如一个透明质酸（HA）分子在水中将占据1000~10000倍于自身体积的空间。19．举例说明内切糖苷酶和外切糖苷酶在聚糖链结构测定中的作用。（见教材P73）20．一种三糖经β-半乳糖苷酶完全水解后，得到D-半乳糖和D-葡萄糖，其比例为2：1，将原有的三糖用NaBH4还原，继而使其完全甲基化和酸水解，然后再进行一次NaBH4还原，最后用醋酸酐乙酸化，得到二种产物:①2,3,4,6-四甲基1，5二乙酰基-半乳糖醇,②2.3.4-三甲基-1,5,6-三乙酸基-半乳糖醇，③1.2.3.5.6-五甲基-4-乙酰基-山梨醇。分析并写出此三糖的结构。[D-Galβ(1→6)D-Galβ(1→4)D-Glc]第二章脂质1．天然脂肪酸在结构上有哪些共同的特点?答：天然脂肪酸通常具有偶数碳原子，链长一般为12-22碳。脂肪酸可分为饱和、单不饱和与多不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸的双键位置，有一个双键几乎总是处于C9-C10之间(△9)，并且一般是顺式的。2．(a)由甘油和三种不同的脂肪酸(如豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸)可形成多少种不同的三酰甘油(包括简单型和混合型在内)？(b)其中定量上不同组成的三酰甘油可有多少种？[(a)27种;(b)10种] 3解：(a)3=27种;(b)3×3+1=10种3．(a)为什么饱和的18碳脂肪酸——硬脂酸的熔点比18碳不饱和脂肪酸——油酸的熔点高？(b)干酪乳杆菌产生的乳杯菌酸(19碳脂肪酸)的熔点更接近硬脂酸的熔点还是更接近油酸的熔点？为什么？答：(a)油酸有一个△9顺式双键，有序性校差；而硬脂酸有序性高，故熔点也高；(b)硬脂酸。因为熔点随链长的增加而增加。4．从植物种子中提取出１g油脂，把它等分为两份，分别用于测定该油脂的皂化值和碘值。测定皂化值的一份样品消耗KOH65mg,测定碘值的一份样品消耗I２510mg.试计算该油脂的平均相对分子质量和碘值。[1292;102]解：Mr=（3×56×1000）/（2×65）=1292I２值=0.51×100/0.5=102(100g油脂卤化时吸收I２的克数)5．某油脂的碘值为68，皂化值为210。计算每个油脂分子平均含多少个双健。[2个]解：100g油脂的物质的量=（210×100）/（3×56×1000）=0.125mol平均双键数=（68/254）/0.125≈2个6．(a)解释与脂质过氧化育关的几个术语:自由基、活性氧、自由基链反应和抗氧化剂;(b)为什么ＰUFA容易发生脂质过氧化?答：(a) 自由基：自由基也称游离基，是指含有奇数价电子并因此在一个轨道上具有一个未(不)成对电子(unpairedelectron)的原子或原子团。-活性氧：氧或含氧的高反应活性分子，如O2、·OH、H2O2、ˉO2(单线态氧)等统称为活性氧。自由基链反应：自由基化学性质活泼，能发生抽氢、歧化、化合、取代、加成等多种反应，但是自由共28页3基反应的最大特点是倾向于进行链「式」反应〔chainreaction),链反应一般包括3个阶段:引发、增长和终止。抗氧化剂：凡具有还原性而能抑制靶分子自动氧化即抑制自由基链反应的物质称为抗氧化剂(antioxidant)。(b)多不饱和脂肪酸（PUFA）中的双键具有潜在的还原性，容易发生过氧化作用。7．为解决甘油磷脂构型上的不明确性，国际生物化学命名委员会建议采取立体专一编号命名原则。试以磷酸甘油为例说明此命名原则。8．写出下列化合物的名称:(a)在低pH时，携带一个正净电荷的甘油磷脂;(b)在中性pH时携带负净电荷的甘油磷脂;(c)在中性pH时，净电荷为零的甘油磷脂。答：(a)磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺；(b)磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油，-1；双磷脂酰甘油（心磷脂），-2；(c)磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺。9．给定下列分子成分:甘油、脂肪酸、磷酸、长链醇和糖。试问(a)哪两个成分在蜡和鞘脂脂中都存在?(b) 哪两个成分在脂肪和磷脂酰胆碱中都存在?(c)哪些(个)成分只在神经节苷脂而不在脂肪中存在?［(a)脂肪酸，长链醇;(b)甘油，脂肪酸;(c)糖，长链醇］10．指出下列膜脂的亲水成分和疏水成分:(a)磷脂酰乙醇胺;(b)鞘磷脂;(c)半乳糖基脑苷脂;(d)神经节苷脂;(e)胆固醇。答：(a)乙醇胺；脂肪酸(b)磷酰胆碱或磷酰乙醇胺；脂肪酸和烃链(c)半乳糖；脂肪酸和烃链(d)连有唾液酸的寡糖链；脂肪酸和烃链(e)C3羟基；甾核和C17烷烃侧链11．(a)造成类固醇化合物种类很多的原因是什么?(b)人和动物体内胆固醇可转变为哪些具有重要生理意义的类固醇物质?答：(a)①环上的双键数日和位置不同;②取代基的种类、数目、位置和取向（αβ）不同;③环和环稠合的构型(顺反异构)不同。(b)动物中从胆固醇衍生来的类固醇包括5类激素:雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素，维生素D和胆汁酸。12．胆酸是人胆汁中发现的A-B顺式类固醇(图2-18)。请按图2-15所求椅式构象画出胆酸的构象式，并以直立键或平伏键标出C3，C7和C12上3个羟基。33313．一种血浆脂蛋白的密度为l.08g/cm，载脂蛋白的平均密度为1.35g/cm,脂质的平均密度为0.90g/cm。问该脂蛋白中载脂蛋白和脂质的质量分数是多少？[48.6%载脂蛋白，51.4%脂质] 解：设载脂蛋白的体积分数是x,则有1.35x+0.90(1－x)=1.08,解得x=0.4于是质量分数为(0.4×1.35)/[0.4×1.35+(1－0.4)×0.90]=0.514．一种低密度脂蛋白(LDL含apoB-100(M为500000)和总胆固醇（假设平均Mr为590)的质量分数分别为25%和50%。试汁算apoB-100与总胆固醇的摩尔比[1:1695]解：设摩尔比为1/x,则有500000/590x=25/50,解得x=169515．用化学方法把鞘磷脂与磷脂酰胆碱区分开来。共28页4第三章氨基酸1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。[见表3-1]名称丙氨酸(alanine)精氨酸(arginine)天冬酰氨(asparagines)天冬氨酸(asparticacid)半胱氨酸(cysteine)谷氨酰氨(glutamine)谷氨酸(glutamicacid)甘氨酸(glycine)组氨酸(histidine)异亮氨酸(isoleucine)Asn和/或Asp三字母符号AlaArgAsnAspCysGlnGluGlyHisIleAsx单字母符号ARNDCQEGHIB名称亮氨酸(leucine)赖氨酸(lysine)甲硫氨酸(酸)(methionine)脯氨酸(praline)丝氨酸(serine)苏氨酸(threonine)色氨酸(tryptophan)酪氨酸(tyrosine)缬氨酸(valine)Gln和/或Glu蛋 氨三字母符号LeuLysMetPheProSerThrTrpTyrValGls单字母符号LKMFPSTWYVZ苯丙氨酸(phenylalanine)+2、计算赖氨酸的εα-NH320%被解离时的溶液PH。[9.9]解：pH=pKa+lg20%pKa=10.53(见表3-3，P133)pH=10.53+lg20%=9.833、计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。[4.6]解：pH=pKa+lg2/3pKa=4.25pH=4.25+0.176=4.4264、计算下列物质0.3mol/L溶液的pH：(a)亮氨酸盐酸盐；(b)亮氨酸钠盐；(c)等电亮氨酸。[(a)约1.46,(b)约11.5,(c)约6.05]5、根据表3-3中氨基酸的pKa值，计算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]解：pI=1/2（pKa1+pKa2）pI(Ala)=1/2（2.34+9.69）=6.02pI(Cys)=1/2（1.71+10.78）=5.02pI(Glu)=1/2（2.19+4.25）=3.22pI(Ala)=1/2（9.04+12.48）=10.766、向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molHCl，问所得溶液的pH是多少？如果加入0.3molNaOH以代替HCl时，pH将是多少？[pH：2.71；9.23]解：pH1=pKa1+lg(7/3)=2.71pH2=pKa2+lg(3/7)=9.23共28页57、将丙氨酸溶液（400ml）调节到pH8.0 ，然后向该溶液中加入过量的甲醛，当所得溶液用碱反滴定至Ph8.0时，消耗0.2mol/LNaOH溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？[4.45g]2+-4+8、计算0.25mol/L的组氨酸溶液在pH6.4时各种离子形式的浓度（mol/L）。[His为1.78×10，His为0-40.071，His为2.8×10]2+-6.4+2+0+解：由pH=pK1+lg（His/10）=pKr+lg（His/His）=pK2+lg（His/His）2+-4+0-4得His为1.78×10，His为0.071，His为2.8×109、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐（相对分子质量=209.6；咪唑基pKa=6.0）和1mol/LKOH配制1LpH6.5的0.2mol/L组氨酸盐缓冲液的方法[取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol)，加入352ml1mol/LKOH，用水稀释至1L]10、为什么氨基酸的茚三酮反应液能用测压法定量氨基酸？解：茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热，引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映，（其反应化学式见P139），其中，定量释放的CO2可用测压法测量，从而计算出参加反应的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml6mol/LHCl）在20cm旋光管中测得的旋光度为+1.81o。计算L-亮氨酸在6mol/LHCl中的比旋（[a]）。[[a]=+15.1o]12、标出异亮氨酸的4个光学异构体的（R，S）构型名称。[参考图3-15]13、甘氨酸在溶剂A中的溶解度为在溶剂B中的4倍，苯丙氨酸在溶剂A中的溶解度为溶剂B中的两倍。利用在溶剂A和B之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量为100mg ，苯丙氨酸为81mg，试回答下列问题：(1)利用由4个分溶管组成的逆流分溶系统时，甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？（2）在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克？[（1）第4管和第3管；（2）51.2mgGly+24mgPhe和38.4mgGly+36mgPhe]解：根据逆流分溶原理，可得：对于Gly：Kd=CA/CB=4=q(动相)/p（静相）p+q=1=(1/5+4/5)34个分溶管分溶3次：（1/5+4/5）=1/125+2/125+48/125+64/125对于Phe：Kd=CA/CB=2=q(动相)/p（静相）p+q=1=(1/3+2/3)34个分溶管分溶3次：（1/3+2/3）=1/27+6/27+12/27+8/27故利用4个分溶管组成的分溶系统中，甘氨酸和苯丙氨酸各在4管和第3管中含量最高，其中：第4管：Gly：64/125×100=51.2mgPhe：8/27×81=24mg第3管：Gly：48/125×100=38.4mgPhe：12/27×81=36mg14、指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下列混合物中氨基酸的相对迁移率（假定水相的pH为4.5）：(1)Ile,Lys;(2)Phe,Ser(3)Ala,Val,Leu;(4)Pro,Val(5)Glu,Asp;(6)Tyr,Ala,Ser,His.[Ile>lys；Phe,>Ser；Leu>Val>Ala,；Val>Pro；Glu>Asp；Tyr>Ala>Ser≌His]解：根据P151图3-25可得结果。15．将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和赖氨酸(pI=5.98) 的柠檬酸缓冲液，加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中，随后用爱缓冲液析脱此柱，并分别收集洗出液，这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp,Thr,Gly,Leu,Lys]2+A+解：在pH3左右，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸(A)>中性氨基酸()>0酸性氨基酸(A)。因此氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是碱性氨基酸，由于氨共28页6基酸和树脂之间还存在疏水相互作用，所以其洗脱顺序为：Asp,Thr,Gly,Leu,Lys。第四章蛋白质的共价结构1.如果一个相对分子质量为12000的蛋白质，含10种氨基酸，并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中的数100目相等，问这种蛋白质有多少种可能的排列顺序？[10]12000/120100解：10=102、有一个A肽，经酸解分析得知为Lys、His、Asp、Glu2、Ala以及Val、Tyr和两个NH3分子组成。当A肽与FDNB试剂反应后得DNP-Asp；当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸。如果我们在实验中将A肽用胰蛋白酶降解时，得到两种肽，其中一种（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）在pH6.4时，净电荷为零，另一种（His、Glu以及Val）可给除DNP-His，在pH6.4时，带正电荷。此外，A肽用糜蛋白酶降解时，也得到两种肽，其中一种（Asp、Ala、Tyr）在pH6.4时全中性，另一种（Lys、His、Glu2以及Val）在pH6.4时带正电荷。问A肽的氨基酸序列如何？ [Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val]解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-；2、C-末端分析：羧肽酶法得：-Val；3、胰蛋白酶只断裂赖氨酸或精氨酸残基的羧基形成的肽键，得到的是以Arg和Lys为C-末端残基的+肽断。酸水解使Asn→Asp+NH4，由已知条件（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）可得：Asn-()-()-()-Lys-()-()-Val；+4、FDNB法分析N-末端得DNP-His，酸水解使Gln→Glu+NH4由已知条件（His、Glu、Val）可得：Asn-()-()-()-Lys-His-Gln-Val；5、糜蛋白酶断裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸残基的羧基端肽键。由题，得到的一条肽（Asp、Ala、Tyr）结合（3）、（4）可得该